Cara mengkalibrasi pengukur vakum

Bagikan lewat

Definisi istilah

Karena istilah-istilah ini sering bingung dalam penggunaan sehari-hari, definisi yang jelas akan diberikan terlebih dahulu:

Menyesuaikan

Penyesuaian atau penyetelan merujuk pada pengaturan instrumen yang benar. Misalnya, mengatur vakum (nol) dan atmosfer di THERMOVAC atau mengatur spektrometer massa ke massa 4 di detektor kebocoran helium.

Pemeriksaan kalibrasi

Inspeksi kalibrasi mengacu pada perbandingan dengan standar sesuai dengan peraturan hukum tertentu oleh personel yang berwenang khusus (Biro Standar). Terkadang disebut sebagai kalibrasi pabrik. Jika hasil pemeriksaan rutin ini positif, izin pengoperasian untuk periode pengoperasian berikutnya (misalnya tiga tahun) akan terlihat oleh orang luar dengan stiker atau segel timbal. Jika hasilnya negatif, instrumen ditarik dari pengoperasian.

Kalibrasi

Kalibrasi mengacu pada perbandingan dengan standar sesuai dengan peraturan hukum tertentu oleh personel yang berwenang khusus (fasilitas kalibrasi). Hasil dari prosedur ini adalah sertifikat kalibrasi yang berisi penyimpangan pembacaan instrumen yang dikalibrasi dari standar. Fasilitas kalibrasi melakukan pekerjaan kalibrasi ini. Salah satu masalah yang muncul adalah pertanyaan tentang seberapa baik standar tersebut dan di mana kalibrasinya. Standar tersebut dikalibrasi di fasilitas kalibrasi Layanan Kalibrasi Jerman (DKD). Layanan Kalibrasi Jerman dikelola oleh Federal Physical-Technical Institute (PTB). Fungsinya adalah untuk memastikan bahwa peralatan pengukuran dan pengujian yang digunakan untuk tujuan pengukuran industri tunduk pada standar resmi. Kalibrasi pengukur vakum dan kebocoran uji dalam kerangka kerja DKD telah ditugaskan kepada Leybold, serta perusahaan lain, oleh PTB. Meja pompa kalibrasi yang diperlukan disiapkan sesuai dengan DIN 28 418 dan kemudian diperiksa dan diterima oleh PTB. Standar fasilitas DKD, yang disebut standar transfer (pengukur vakum referensi), dikalibrasi secara langsung oleh PTB secara berkala. Pengukur vakum dari semua merek dikalibrasi secara netral oleh Leybold di Cologne. Sertifikat kalibrasi DKD dikeluarkan dengan semua data karakteristik kalibrasi.

Standar Federal Physical-Technical Institute adalah yang disebut standar nasional. Untuk dapat menjamin akurasi pengukuran yang memadai atau ketidakpastian pengukuran serendah mungkin dalam kalibrasinya, PTB sebagian besar melakukan pengukuran melalui penerapan metode dasar. Ini berarti, misalnya, bahwa seseorang mencoba menggambarkan tekanan kalibrasi melalui pengukuran gaya dan area atau dengan menipiskan gas sesuai dengan hukum fisika yang ketat. Rantai kalibrasi ulang instrumen standar yang dilakukan setahun sekali di fasilitas kalibrasi berkualifikasi lebih tinggi berikutnya hingga PTB disebut "reset ke standar nasional". Di negara lain, metode serupa juga dilakukan oleh lembaga standar nasional seperti yang diterapkan oleh Federal Physical-Technical Institute (PTB) di Jerman. Gambar 3,17 menunjukkan skala tekanan PTB. Panduan kalibrasi ditentukan dalam standar DIN (DIN 28 416) dan proposal ISO.

Gambar 3,17 Skala tekanan Federal Physical-Technical Institute (PTB), Berlin: Skala tekanan untuk nitrogen

Contoh metode pengukuran tekanan dasar (sebagai metode standar untuk mengkalibrasi pengukur vakum)

a) Mengukur tekanan dengan pengukur referensi

Contoh instrumen tersebut adalah pengukur Diafragma Kapasitansi, dengan versi referensi jenis pengukur ini mampu mengukur dengan presisi yang luar biasa hingga 10 ^-4 mbar. (lihat halaman Pengukuran tekanan langsung). Di bawah level ini, pengukur SRG dan katoda panas biasanya digunakan sebagai referensi (lihat halaman pengukuran tekanan tidak langsung)

b) Pembuatan tekanan yang diketahui; metode ekspansi statis

Berdasarkan jumlah gas tertentu yang parameter p, V, dan Tnya diketahui persis - p berada dalam kisaran pengukuran pengukur referensi seperti tabung U atau pengukur vakum McLeod - tekanan yang lebih rendah dalam kisaran kerja pengukur ionisasi tercapai melalui ekspansi dalam beberapa tahap.

Jika gas dengan volume V₁ diperluas menjadi volume (V₁ + V₂), dan dari V₂ke (V2 + V₃), dll., maka diperoleh, setelah n tahap ekspansi:

(3,7)

p1 = tekanan awal diukur secara langsung dalam mbar

pn = tekanan kalibrasi

Volume di sini harus diketahui seakurat mungkin (lihat Gbr. 3,18) dan suhu harus tetap konstan. Metode ini mengharuskan alat yang digunakan tetap sangat bersih dan mencapai batasnya pada tekanan di mana kuantitas gas dapat diubah oleh efek desorpsi atau adsorpsi melampaui batas kesalahan yang diizinkan. Berdasarkan pengalaman, batas bawah ini sekitar 5 · 10 ^-7 mbar. Metode ini disebut metode ekspansi statis karena tekanan dan volume gas diam adalah variabel yang menentukan.

Gambar 3,18 Pembuatan tekanan rendah melalui ekspansi statis

c) Metode ekspansi dinamis

Volume 1
Volume 2
Katup saluran masuk (konduktivitas L1)
Bukaan dengan konduktivitas L2
Katup
ke sistem pompa
Katup
ke tangki gas
Katup
Perangkap dingin LN2
ke sistem pompa
Pengukur vakum tabung U
Pengukur vakum McLeod
Katup
Tabung pengukur ionisasi yang dikalibrasi
ke pompa (kecepatan pemompaan PSp)
Saluran masuk gas
Spektrometer massa
19, 20 Pengukur untuk dikalibrasi
Pengukur telanjang untuk dikalibrasi
Oven bake-out

Menurut metode ini, tekanan kalibrasi p dihasilkan dengan memasukkan gas pada laju throughput konstan Q ke dalam ruang vakum sementara gas secara bersamaan dipompa keluar dari ruang oleh unit pompa dengan kecepatan pemompaan konstan S. Pada keseimbangan, berikut ini berlaku menurut persamaan 1,10 a:

(1.10a)

p = Q/S

Q diperoleh baik dari jumlah gas yang mengalir ke dalam ruang kalibrasi dari bejana pasokan di mana tekanan konstan berlaku atau dari jumlah gas yang mengalir ke dalam ruang kalibrasi pada tekanan terukur melalui konduktivitas yang diketahui. Tekanan di depan katup inlet harus cukup tinggi sehingga dapat diukur dengan pengukur referensi. Bukaan saluran masuk katup (kapiler kecil, benda sinter) harus sangat kecil sehingga kondisi d << λ terpenuhi, yakni aliran molekuler dan oleh karena itu konduktansi konstan katup saluran masuk diperoleh. Jumlah gas kemudian ditentukan oleh p₁ · L₁, di mana p₁ = tekanan di depan katup inlet dan L₁= konduktansi katup. Sistem pemompaan terdiri dari apertur yang diukur secara akurat dengan konduktivitas L₂ di dinding yang paling tipis (konduktivitas layar) dan pompa dengan kecepatan pemompaan PSp:

Metode ini memiliki keunggulan bahwa, setelah mencapai keadaan ekuilibrium, efek penyerapan dapat diabaikan dan oleh karena itu prosedur ini dapat digunakan untuk mengkalibrasi pengukur pada tekanan yang sangat rendah.

Blog & Wiki Vacuum Fundamentals Vacuum measurement